Seçici lazer sinterleme eklemeli imalat yöntemiyle termoplastik matrisli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of thermoplastic composites by selective laser sintering additive manufacturing method
- Tez No: 885609
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPTEKİN KISASÖZ, DR. ÖĞR. ÜYESİ BURÇİN ÖZBAY KISASÖZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Seçici Lazer Sinterleme (SLS) yöntemi, termoplastik polimerlerin ve polimer kompozit malzemelerin eklemeli üretim için umut verici bir tekniktir. Poliamid ailesi, SLS için en yaygın kullanılan matris malzemesi olarak bilinmektedir. Polimer matrisin fiziksel, mekanik ve tribolojik özelliklerini geliştirmek için çeşitli katkı maddeleri kullanılmaktadır. Bu çalışmada, PA 11 ve PA 12 matrisli kompozitler, %10 ve %20 içi boş seramik mikroküre takviyesi ile SLS yöntemi kullanılarak üretilmiştir. İçi boşluklu yapıya sahip ve mikron boyutlarındaki katkıların ilavesiyle elde edilen kompozitlerde hafiflik, mekanik ve tribolojik özelliklerin değişimi incelenmiştir. Seramik mikroküre katkılı kompozit numuneler özellikle hafiflik sağlamak amaçlı geliştirilmiştir. Ayrıca, mekanik özelliklerden de fazla ödün verilmemiştir. Üretim öncesinde, polimer matrisler ve seramik katkı maddeleri kuru karıştırma yöntemi kullanılarak döner tamburda karıştırılmıştır. Daha sonra, toz karışımının termal özelliklerini karakterize etmek için Diferansiyel Tarama Mikroskobu (DSC) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) yoluyla termal analiz yapılmıştır. Üretim parametreleri SLS üretiminde çok önemli bir rol oynamaktadır. Katkısız PA 11 ve PA 12 ile kompozit karışımlar SLS yöntemiyle farklı lazer gücü, lazer tarama hızı ve lazer tarama mesafesi gibi parametrelerle üretilmiştir ve farklı enerji değerlerinin fiziksel, mekanik ve tribolojik özellikler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Sinterlenmiş numunelere çekme, darbe, üç nokta eğme ve aşınma testleri uygulanmış ve mekanik özellikleri incelemek amacıyla çekme ve darbe testi numunelerinin kırılma yüzeyleri incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda, 12 farklı parametre içinden mekanik testler için 2 parametre seçilmiştir. Poliamid yapıya ilave edilen katkılarla yoğunluk değerlerinde %10'a kadar bir azalma tespit edilmiştir. Bununla birlikte elde edilen yoğunluk azalması mekanik dayanımda belirgin bir düşüşe neden olmamıştır. Ayrıca katkı ve enerji yoğunluğu arttıkça uzama değerlerinde ve elastisite modülünde artış sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Selective Laser Sintering (SLS) holds promise as a technique for additively manufacturing thermoplastic polymers and polymer composite materials. The polyamide family is widely recognized as a primary matrix material for SLS, with various additives used to enhance the physical, mechanical, and tribological properties of the polymer matrix. In the context of this study, composites featuring PA 11 and PA 12 matrices were produced using the SLS method with 10% and 20% hollow ceramic microsphere reinforcement. The investigation focused on the changes in lightweight, mechanical, and tribological properties resulting from the addition of micron-sized additives with a hollow structure. This study also involved the development of ceramic microsphere-doped composite specimens specifically aimed at lightweighting, with minimal compromise to mechanical properties. Prior to production, the polymer matrices and ceramic additives were blended in a rotary drum using a dry mixing method. Subsequently, thermal analysis utilizing Differential Scanning Microscopy (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA) was carried out to characterize the thermal properties of the powder blend. Furthermore, the influence of production parameters, including laser power, laser scanning speed, and laser scanning distance, on physical, mechanical, and tribological properties was investigated through the production of composite blends with undoped PA 11 and PA 12 using SLS with varying energy values. A series of tests including tensile, impact, three-point bending, and abrasion tests were conducted on the sintered specimens to assess their mechanical properties. The fracture surfaces of the tensile and impact test specimens were then examined. Through the experimental studies, two parameters were chosen for mechanical testing out of twelve different parameters. It was observed that the addition of additives to the polyamide structure resulted in a reduction of up to 10% in density values, without causing a significant decrease in mechanical strength. Moreover, an increase in doping and energy density led to higher elongation values and modulus of elasticity.
Benzer Tezler
- Manufacturing and characterization of polymer composites by using selective laser sintering 3D printing method
Seçici lazer sinterleme 3D baskı yöntemiyle polimer kompozitlerin üretim ve karakterizasyonu
BURÇİN ÖZBAY
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI
- Development of in-situ thermal monitoring system for selective laser sintering (SLS) to evaluate nesting design
Seçici lazer ile sinterleme (SLS) yönteminde üretim planı tasarımını değerlendirmeye yönelik in-situ termal görüntüleme sistemi geliştirilmesi
DEHA ÜNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiSabancı Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT BÜYÜK
- Filament eritme yöntemiyle üretilen PA12 ile ticari PA12'nin morfolojik, termal ve mekanik özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of the morphological, thermal and mechanical properties of PA12 produced by filament melting method and commercial PA12
SERBAY BEKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiMarmara ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜNİR TAŞDEMİR
- Özel geometriyle pürüzlendirilmiş ve hafifletilmiş kalça implantının tasarımı ve lazer sinterleme yöntemi ile imalatı
The design of roughened and lightened hip implant with special geometry and manufacturing by laser sintering method
YUNUS EMRE DELİKANLI
Doktora
Türkçe
2017
BiyomühendislikSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET CENGİZ KAYACAN
- Co-Cr alaşımının eklemeli imalat ve basınç destekli sinterleme ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Co-Cr alloy by additive manufacturing and pressure-assisted sintering
MERTCAN KIRAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RIDVAN YAMANOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN ÖZER